Slab-pull (tarikan lempengan)

Pergerakan lempeng sebagian disebabkan juga oleh berat lempeng yang dingin dan padat

yang turun ke mantel di palung samudera. Ada bukti yang cukup banyak bahwa konveksi

juga terjadi di mantel dengan skala cukup besar. Pergerakan ke atas materi di mid-oceanic

ridge mungkin sekali adalah bagian dari konveksi ini. Beberapa model awal Tektonik

Lempeng menggambarkan bahwa lempeng-lempeng ini menumpang di atas sel-sel seperti

ban berjalan. Namun, kebanyakan ilmuwan sekarang percaya bahwa astenosfer tidaklah

cukup kuat untuk secara langsung menyebabkan pergerakan oleh gesekan gaya-gaya itu.

Slab pull sendiri sangat mungkin menjadi gaya terbesar yang bekerja pada lempeng. Model

yang lebih baru juga memberi peranan yang penting pada penyerotan (suction) di palung,

tetapi lempeng seperti Lempeng Amerika Utara tidak mengalami subduksi di manapun juga,

tetapi juga mengalami pergerakan seperti juga Lempeng Afrika, Eurasia, dan Antarktika.

Kekuatan penggerak utama untuk pergerakan lempeng dan sumber energinya itu sendiri

masih menjadi bahan riset yang sedang berlangsung.

Sebuah pertanyaan diajukan kepada saya melalui FB, bagaimana sebuah kerak samudera yang menunjam di bawah benua bisa menggerakkan lempeng samudera yang belum menunjam melalui mekanisme “slab pull”. Slab pull adalah mekanisme bergeraknya lempeng samudera karena tarikan lempeng samudera yang beradab di zona tunjaman/ subduksi.

Saya kutip pertanyaannya sebab baik untuk diketahui banyak orang sebagai bahan belajar, saya pikir ada pengertian fundamental yang harus dicek lagi. “Apakah slab pull itu ada? Mengingat densitas antara kerak samudra yg padat dan bagian bawahnya yg masih liquid – melt tidak berbeda (?) bahkan mungkin lebih ringan karena sdh terdeferrensiasi- tersettling, sehingga bagian atas BJ-nya ringan. Satu alasan bisa sinking hanyalah fase padat materi BJnya lbh tinggi dibanding fase cairnya. Lepas dari adanya fakta Benioff zone.. rasanya janggal melihat model penunjaman dimana kerak samudra bisa tenggelam kedalam bagian liquid-melt dari mantel.. mengingat berat jenis materi yg demikian. Sehingga hemat saya.. dipping  dari slab lbh bergantung pd geometri zona  kontak antar kerak dan rigidity dari kerak. Maka.. apakah ada slab pull tersebut?.. itu pertanyaannya.”Pertanyaan yang kritis, mungkin juga menjadi keraguan banyak orang atas mekanisme slab pull dalam menggerakkan lempeng. Tetapi saya ingin bilang bahwa pertanyaan ini timbul karena mungkin mendapatkan pemahaman yang tidak tepat atas tiga hal ini: kerak, litosfer, dan lempeng. Maaf saya harus  menjelaskan dulu hal-hal yang sangat mendasar berikut ini sebelum menjawab pertanyaan di atas.

Bumi dengan jari-jari sedalam 6370 km itu dibagi-bagi menjadi lapis demi lapis. Terdapat dua cara pembagian: (1) berdasarkan sifat  seismik setiap lapisannya (seismic layering), yaitu bagaimana lapisan- lapisan Bumi ini menyebabkan diskontunitas atas rambatan gelombang seismik dan (2) berdasarkan sifat rheology setiap lapisannya (rheologic layering), yaitu bagaimana lapisan-lapisan Bumi ini merespon stress atasnya.Berdasarkan seimic layering, maka Bumi dari atas ke bawah  terdiri atas : kerak, mantel atas, zona transisi, mantel bawah, inti luar dan inti dalam. Antara  kerak dan mantel atas ada diskontinuitas Mohorovicic. Antara mantel bawah dan inti luar ada diskontinuitas Gutenberg. Tebal kerak benua 40 km, kerak samudera 6 km, mantel atas sampai kedalaman 400 km (-400 km), zona transisi sampai -670 km,  mantel bawah sampai -2900 km, inti luar sampai -5150 km, dan inti dalam sampai titik pusat Bumi di 6370 km.

Berdasarkan rheologic layering, maka Bumi dari atas ke bawah terdiri atas: litosfer, astenosfer, mesosfer, barisfer. Litosfer sampai kedalaman 100 atau 150  km, astenosfer sampai  -350 km, mesosfer sampai -2900, sementara barisfer terbagi atas inti luar dan inti dalam dengan kedalaman seperti pembagian berdasarkan seismic layering. Semua kedalaman atau ketebalan layers di atas adalah nilai rata2.

Maka bila kedua kategori pembagian lapisan Bumi ini dihubungkan: kerak adalah bagian paling atas litosfer (sebagian litosfer masuk ke dalam mantel atas – lithospheric mantle), astenosfer juga masuk ke dalam mantel atas, transition zone dan mantel bawah adalah mesosfer.

Apakah lempeng/ plate di dalam teori tektonik lempeng? Lempeng adalah : “Earth’s relatively rigid outer shell, consists of discrete pieces , called LITHOSPHERE PLATES, or simply plates, which move relative to one another”. Ini definisi yang diturunkan dari Sykes et al. (1968), sebuah paper klasik, salah satu paper bersejarah saat teori tektonik lempeng dilahirkan pada tahun 1968.  Cek saya atas banyak publikasi tektonik lempeng menunjukkan bahwa yang namanya lempeng itu bukan kerak, tetapi litosfer (dan kerak adalah bagian paling atas litosfer).

Lempeng  benua terdiri atas kerak benua setebal 40 km ditambah litospheric mantle di bawahnya setebal  110 km, jadi lempeng benua adalah continental lithosphere setebal150 km. Lempeng samudera adalah kerak samudera setebal 6 km ditambah lithospheric mantle di bawahnya setebal sekitar 95 km, jadi lempeng samudera adalah oceanic lithosphere setebal 100 km.

Maka yang berjalan-jalan di seputar Bumi sebagai lempeng-lempeng itu adalah litosfer benua atau litosfer samudera, bukan hanya kerak benua atau kerak samudera. Mereka berjalan di atas astenosfer pada kedalaman 150 km di bawah benua, atau 100 km di bawah samudera. Di zona-zona mantel yang naik (upwelling), tentu kedalaman astenosfer mendangkal atau litosfer menipis.

SLAB, sebenarnya pengertiannya sama dengan lempeng, tetapi dalam tektonik lempeng  biasanya dipakai untuk lempeng samudera, khususnya yang menunjam (subducted slab) sebagai lawan istilah atas overriding plate, lempeng yang terletak di atas yang menunjam.

Kembali ke pertanyaan di awal, apakah ada SLAB PULL itu? Setelah saya jelaskan definisi2 yang ketat tentang CRUST, LITHOSPHERE, dan PLATE, harusnya kita bisa berpendapat  bahwa pertanyaan tersebut harus diluruskan dulu. Yang menunjam bukanlah hanya kerak samudera, tetapi juga lithospheric mantle di bawah kerak samudera. Dan dari sinilah asalnya gaya SLAB PULL tersebut. Prosesnya adalah seperti di bawah ini.

Slab-pull force itu ada  karena oceanic lithospheric plate yang menunjam itu umurnya tua dan dingin, sehingga secara isostatik negatif (negative buoyant) relatif terhadap astenosfer di bawahnya. Maka oceanic lithosphere ini akan tenggelam, bukan terapung. Lalu ketika lempeng litosfer oseanik ini sampai ke dalam mantel, terjadilah transformasi fasa dari basalt menjadi eklogit yang jauh lebih berat BJ-nya, sehingga lempeng samudera yang menunjam ini jauh lebih berat daripada lempeng samudera yang masih di permukaan. Maka bagian lempeng yang menunjam ini karena jauh lebih berat akan menarik sisa lempengnya yang masih di permukaan oleh gaya beratnya, gravitasi, itulah SLAB PULL.

Demikian, semoga cukup memberikan pemahaman kembali atas masalah mendasar di dalam geologi secara umum, khususnya tektonik lempeng. Bila pemahaman dasarnya, fondasinya benar, tak ada yang membingungkan atas konsep2 yang dibangun di atas fondasi tersebut.

Baca selengkapnya

di: http://www.ibnurusydy.com/memahami-mekanisme-slab-pull/#ixzz2yv4Z1qcV 

Follow us: @melek_bencana on Twitter | MelekBencana on Facebook

Ada tiga jenis batas lempeng yang berbeda dari cara lempengan tersebut bergerak relatif

terhadap satu sama lain. Tiga jenis ini masing-masing berhubungan dengan fenomena yang

berbeda di permukaan. Tiga jenis batas lempeng tersebut adalah:

1. Batas transform (transform boundaries) terjadi jika lempeng bergerak dan mengalami

gesekan satu sama lain secara menyamping di sepanjang sesar transform (transform

fault). Gerakan relatif kedua lempeng bisa sinistral (ke kiri di sisi yang berlawanan

dengan pengamat) ataupun dekstral (ke kanan di sisi yang berlawanan dengan

pengamat). Contoh sesar jenis ini adalah Sesar San Andreas di California.

2. Batas divergen/konstruktif (divergent/constructive boundaries) terjadi ketika dua

lempeng bergerak menjauh satu sama lain. Mid-oceanic ridge dan zona retakan (rifting)

yang aktif adalah contoh batas divergen

3. Batas konvergen/destruktif (convergent/destructive boundaries) terjadi jika dua

lempeng bergesekan mendekati satu sama lain sehingga membentuk zona subduksi jika

salah satu lempeng bergerak di bawah yang lain, atau tabrakan benua (continental

collision) jika kedua lempeng mengandung kerak benua. Palung laut yang dalam

biasanya berada di zona subduksi, di mana potongan lempeng yang terhunjam

mengandung banyak bersifat hidrat (mengandung air), sehingga kandungan air ini

dilepaskan saat pemanasan terjadi bercampur dengan mantel dan menyebabkan

pencairan sehingga menyebabkan aktivitas vulkanik. Contoh kasus ini dapat kita lihat

di Pegunungan Andes di Amerika Selatan dan busur pulau Jepang (Japanese island

arc).

1.       a) Pada 1912, ahli meteorologi dan geofisika Jerman, Alfred Wegener mengusulkan

bahwa continental memiliki kemampuan untuk bergerak sepanjang permukaan bumi, dikenal

sebagai continental drift.

Pada 1960, Geomagnetik ditemukan pegunungan di bawah laut dan pola alternating magnetik

batuan pada permukaan lantai samudra. Penemuan ini memulai pencerahan dalam menjelaskan

mekanisme continental drift. Orientasi magnetik kristal dalam batuan bervariasi dari polaritas

normal ke reverse bergantung pada kapan batuan tersebut terbentuk dan terpadatkan. Pola

medan magnit bumi mengalami perubahan dan berbalik setiap ±400.000 tahun. Pola magnetik

memiliki cerminnya dengan sumbu cermin pada punggungan tengah samudra di tengah

cekungan samudra.

Teori Sea Floor Spreading: mengusulkan bahwa zona rift pada mid oceanic ridge

merepresentasikan area pembentukan crustal, mengawali pergerakan lempeng. Sea floor spreading memulai revolusi ilmu kebumian.

b)      Bukti-bukti memperkuat teori tektonik lempeng

1.       Lokasi fosil mengisyaratkan bahwa continental sebelumnya pernah terhubung.

2.       Fakta paleoclimatic mengindikasikan beberapa daerah tropis (saat ini) yang berada pada

beberapa benua diketahui mempunyai polar-climatic pada masa lampau. Ini mengindikasikan daerah ini memiliki  latitude yang berbeda pada masa lampau.

3.       Beberapa benua terlihat cocok seperti puzzle

4.       Adanya kemiripan batuan sedimen yang ditemukan di pantai timur Amerika utara dan

selatan dengan pantai barat dari Eropa dan Afrika.

1. Struktur interior bumi

a. Kerak

• Lapisan tipis, 0.5% dari volume bumi

• Terbagi menjadi dua: kerak benua (SiAl) dan Kerak samudra (SiMa).

• Batas kerak dan selubung adalah bidang DISKONTINUITAS MOHOROVICIC

Macam-macam kerak :

Kerak samudra

• Mempunyai tebal 8 km,

• Secara umum terdiri dari BASALT, GABRO

• Si, Al, K, Ca < dari kerak benua

• Umur 200 Ma, ditemukan di laut Pacific Barat dan timur kepulauan Mariana

Kerak benua

• Mempunyai tebal 30 -50 km, dapat sangat tebal dapat mencapai 80 km seperti di bawah

pegunungan Himalaya dan sangat tipis dibawah laut membentuk pinggiran benua.

• Secara umum terdiri dari Granit

• Si, Al, K, Ca

• Memproduksi panas radioaktif dari K, U dan Th

• Umur 1 – 2.5 Ga, tertua 3.9 Ga yang ditemukan di Greenland, Canada dan Australia

b. Selubung/mantel

• 83% dari volume bumi

• Membentuk lapisan setebal 2900 km

• Batuan selubung adalah Peridotite yg terdiri dari silikon, oksigen, besi dan magnesiun (Si,

O, Fe, Mg)

• Temperature pada bagian bawah 3,800oC dan bagian atas 800oC.

c. Inti

• 16% dari volume bumi

• Terbagi dua menjadi inti padat dan inti cair

• Mempunyai komposisi logam Besi dan Nikel seperti pada meteor

• Temperatur dipusat inti bumi: 4200oC

• Sifat kemagnetan bumi terjadi mungkin dikarenakan fluida pada inti luar berputar

dengan kecepatan yang berbeda dengan inti padat

Litosfer dan Astenosfer

Litosfer bersifat brittle (getas).

Ketebalan litosfer berkisar dari 50 – 125 Km (rata – rata 75 Km, Gambar 3).

Astenosfer (lapisan lunak mantel bagian atas) memiliki temperatur tinggi (1400o C) dan

dapat mengalir (strong flowage).

Dari litosfer ke astenosfer temperature berangsur meningkat.

Litosfer yang rigid dan brittle dapat bergerak melalui astenosfer yang lunak dan plastis.

2. Fakor penggerak lempeng

a) Konveksi magma :

b) Gaya-gaya yang bekerja pada lempeng :

- Slab pull

- Ridge push

- Trench suction

3. Interaksi batas lempeng

a) Divergen : Pergerakan antar lempeng saliang menjauh

b) Konvergen : Pergerakan antar lempeng bertubrukan

- Subduksi : Salah satu lempeng menyusup kebawah terhadap lempemng yang lain

- Collision : Kedua lempeng bertubrukan secara frontal

- Obduksi : Salah satu lempeng menjulang keatas terhadap lempeng yang lain

c) Transform : Pergerakan antar lempeng yang sejajar (berpapasan)

4. Pemekaran lantai samudra (Sea floor spreading)

Sea floor spreading terjadi pada batas lempeng divergen, di mana lempeng-lempeng

bergerak saling menjauh, mengakibatkan material di bawah naik ke atas membentuk lantai

samudera baru. Bentuk lantai samudera antara lain : lantai abbisal, gunung laut,

punggungan samudera (ocean ridge), palung laut. Sea floor spreading terjadi pada mid

ocean ridge (punggungan tengah samudera). Punggungan samudera merupakan tonjolan

yang terdiri dari batuan di atas lantai samudera. Memiliki panjang puluhan ribu kilometer

dengan lebar ratusan kilometer serta berdiri setinggi 0.6 km atau lebih. mid ocean ridge

tersebar di berbagai tempat di muka bumi.

Tahun 1950an: eksplorasi mengenai lantai samudera dilakukan secara ekstensif untuk

meningkatkan pemahaman tentang adanya deretan pegunungan di dasar laut atau

punggungan tengah samudera (mid-oceanic ridge / MOR).

PUSH RIDGE:atau pergeseran lempeng adalah mekanisme yang diusulkan untuk gerak lempeng di lempeng tektonik . Karena pegunungan di tengah laut terletak pada ketinggian yang lebih tinggi dari lantai samudra, gravitasi menyebabkan punggungan untuk mendorong pada litosfer yang terletak jauh dari punggungan.